analisis penggunaan hydrocarbon crack system …lib.unnes.ac.id/27712/1/5202412069.pdf · bahan...
TRANSCRIPT
i
ANALISIS PENGGUNAAN HYDROCARBON CRACK SYSTEM
(HCS) DENGAN BAHAN BAKAR PREMIUM DAN
PERTAMAX TERHADAP EMISI GAS BUANG
PADA SEPEDA MOTOR SUPRA X 125 TAHUN 2008
SKRIPSI
Skripsi ini ditulis sebagai salah satu syarat
untuk memperoleh gelar Sarjana Pendidikan
Program Studi Pendidikan Teknik Otomotif
oleh
Muhammad Nur Akhsan
5202412069
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG
2016
ii
HALAMAN PENGESAHAN
Skripsi ini diajukan oleh:
Nama : Muhammad Nur Akhsan
NIM : 5202412069
Program Studi : Pendidikan Teknik Otomotif S1
Judul Skripsi : Analisis Penggunaan Hydrocarbon Crack System (HCS)
dengan Bahan Bakar Premium dan Pertamax terhadap Emisi Gas
Buang pada Sepeda Motor Supra X 125 Tahun 2008
Telah dipertahankan di depan Dewan Penguji dan diterima sebagai persyaratan memperoleh
gelar Sarjana Teknik pada Program Studi Pendidikan Teknik Mesin S1, Jurusan Teknik
Mesin, Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang.
Panitia Ujian
Tanda Tangan Tanggal
Ketua : Rusiyanto, S.Pd., M.T. ( ) .........
NIP 197403211999031002
Sekretaris : Dr. Dwi Widjanarko, S.Pd., S.T., M.T.( ) .........
NIP 196901061994031003
Dewan Penguji
Pembimbing : Drs. Supraptono, M.Pd. ( ) .........
NIP.195508091982031002
Penguji Utama I : Wahyudi, S.Pd., M.Eng. ( ) .........
NIP.198003192005011001
Penguji Utama II : Dr. Hadromi S.Pd., MT. ( ) .........
NIP.196908071994031004
Penguji Pendamping : Drs. Supraptono, M.Pd. ( ) .........
NIP.195508091982031002
Ditetapkan di :Semarang
Pada tanggal :
Mengesahkan,
Dekan Fakultas Teknik
Dr. Nur Qudus, M.T
NIP. 196911301994031001
iii
PERNYATAAN KEASLIAN
Yang bertanda tangan di bawah ini
Nama Mahasiswa : Muhammad Nur Akhsan
NIM : 5202412069
Program Studi : Pendidikan Teknik Otomotif S1
Fakultas : Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang
Dengan ini menyatakan bahwa skripsi dengan judul “Analisis Penggunaan
Hydrocarbon Crack System (HCS) dengan Bahan Bakar Premium dan
Pertamax terhadap Emisi Gas Buang pada Sepeda Motor Supra X 125 Tahun
2008” ini merupakan hasil karya saya sendiri dan belum pernah diajukan untuk
memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi manapun, dan sepanjang
pengetahuan saya dalam skripsi ini tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah
ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam
naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Semarang, 1 Agustus 2016
Yang membuat peryataan
Muhammad Nur Akhsan
NIM 5202412069
iv
ABSTRAK
Akhsan, Muhammad Nur. 2016. Analisis Penggunaan Hydrocarbon Crack System
(HCS) dengan Bahan Bakar Premium dan Pertamax Terhadap Emisi Gas Buang
pada Sepeda Motor Supra X 125 Tahun 2008. Skripsi. Jurusan Teknik Mesin
Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang. Pembimbing Drs.Supraptono, M.Pd.
Kata Kunci: HCS, Premium, Pertamax, Emisi Gas Buang
Tujuan penelitian ini adalah mengetahui cara pembuatan dan
mengaplikasikan alat hydrcarbon crack system (HCS) pada sepeda motor supra x
125, Mengetahui hasil emisi gas buang dari penambahan katalis HCS dengan
premium dan pertamax.
Metode penelitian yang digunakan sengan pendekatan eksperimen tentang
penggunaan katalis HCS dengan bahan bakar premium dan pertamax pada sepeda
motor 125 cc. Pengujian emisi dengan alat SPTC Autocheck Gas untuk mengukur
hasil emisi gas buang dari kendaraan bermotor, kemudian diperoleh hasil berupa
data kandungan gas CO, CO2, HC, dan O2.
Data hasil penelitian diperoleh rata-rata pada HCS dengan menggunakan
premium CO 1,54 %vol, CO2 2,25 %vol, HC 596 ppmvol, dan O2 15,74 %vol.
Kemudian rata-rata pada HCS dengan menggunakan pertamax CO 0,38 %vol, CO2
2,98 %vol, HC 279 ppmvol, dan O2 16,13 %vol. Selanjutnya perbandingan hasil
emisi dari kedua bahan bakar tersebut yaitu terdapat emisi HC dengan selisih 317
ppmvol lebih banyak emisi HC dari bahan bakar premium dibandingkan bahan
bakar pertamax saat menggunakan katalis HCS. Emisi CO ada selisih 1,16 %vol
dari bahan bakar premium lebih banyak emisi CO dibandingkan bahan bakar
pertamax saat menggunakan katalis HCS. Pada emisi CO2 ada selisih 0,73%vol dari
bahan bakar pertamax lebih banyak emisi CO2 dibandingkan bahan bakar premium
saat menggunakan katalis HCS. Sehingga ada selisih 0,39 %vol dari bahan bakar
pertamax lebih banyak gas O2 dibandingkan bahan bakar premium saat
menggunakan katalis HCS. Dari data tersebut menunjukkan bahwa emisi gas buang
yang dihasilkan sepeda motor tahun 2008 saat menggunakan katalis HCS berbahan
bakar premium maupun pertamax lebih ramah lingkungan dilihat dari Keputusan
Menteri Lingkungan Hidup No.05 tahun 2006 yaitu sepeda motor 4 tak dengan
bahan bakar bensin ditentukan CO ≤ 5,5 % dan HC ≤ 2.400 ppm.
Saran penggunaan alat katalis HCS dapat diaplikasikan pada semua sepeda
motor bermesin konvensional sehingga emisi gas buang yang dihasilkan lebih
ramah lingkungan. Penggunaan HCS lebih efektif menggunakan bahan bakar jenis
pertamax karena menghasilkan tingkat emisi yang lebih rendah hingga 50%
dibandingkan dengan bahan bakar premium.
v
MOTTO DAN PERSEMBAHAN
Motto :
Tuntutlah ilmu, sesungguhnya menuntut ilmu adalah pendekatan diri kepada Allah,
dan mengajarkannya kepada orang yang tidak mengetahuinya adalah sodaqoh.
Sesungguhnya ilmu pengetahuan menempatkan orangnya, dalam kedudukan
terhormat dan mulia (tinggi). Ilmu pengetahuan adalah keindahan bagi ahlinya di
dunia dan di akhirat. (HR. Ar-Rabii').
Persembahan:
Untuk ayah, ibu, kakak-kakak dan adik-adik tercinta
Untuk keluarga besar Ponpes Durrotu Aswaja
Untuk keluarga besar Universitas Negeri semarang
vi
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Allah SWT atas segala limpahan rahmat dan
hidayahnya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan judul
“Analisis Penggunaan Hydrocarbon Crack System (HCS) dengan Bahan Bakar
Premium dan Pertamax Terhadap Emisi Gas Buang pada Sepeda Motor Supra
X 125 Tahun 2008”.
Skripsi ini disusun dalam rangka menyelesaikan Studi Strata 1 untuk
memperoleh gelar Sarjana Pendidikan pada Jurusan Teknik Mesin, Fakultas
Teknik, Universitas Negeri Semarang. Penulis menyadari bahwa tanpa bantuan
dan bimbingan dari berbagai pihak, penelitian ini tidak akan terlaksana dengan
baik. Oleh karena itu dengan kerendahan hati penulis ingin menyampaikan
ucapan terima kasih kepada:
1. Prof. Dr. Fathur Rokhman, M. Hum., Rektor Universitas Negeri Semarang.
2. Dr. Nur Qudus, M.T., Dekan Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang.
3. Rusiyanto, S.Pd., M.T., Ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas Negeri
Semarang.
4. Dr. Dwi Widjanarko, S.Pd., S.T., M.T., Ketua Program Studi Otomotif
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang.
5. Drs. Supraptono, M.Pd., Dosen Pembimbing yang telah meluangkan waktu
untuk memberikan bimbingan dan arahan dalam menyelesaikan skripsi ini.
6. Wahyudi, S.Pd., M.Eng.,Dosen Penguji I yang telah meluangkan waktu dan
saran dalam menyelesaikan skripsi ini.
7. Dr. Hadromi S.Pd., MT., Dosen Penguji II yang telah meluangkan waktu dan
saran dalam menyelesaikan skripsi ini.
vii
8. Orang tuaku tercinta yang telah memberikan dorongan moril maupun
materil.
9. Keluarga besar Pondok Pesantren Durrotu Ahlisunnah Waljamaah.
10. Teman-teman mahasiswa Universitas Negeri Semarang.
11. Semua pihak yang telah membantu penulis dalam proses penelitian hingga
terselesaikannya skripsi ini.
Akhirnya penulis berharap, semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi semua
yang membaca dan menelaahnya, khususnya untuk mahasiswa Teknik Mesin
Universitas Negeri Semarang.
Semarang, 14 Agustus 2016
Penulis
viii
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL ................................................................................ i
HALAMAN PENGESAHAN ................................................................... ii
PERNYATAAN KEASLIAN ................................................................... iii
ABSTRAK ................................................................................................. iv
MOTTO DAN PERSEMBAHAN ............................................................ v
KATA PENGANTAR ............................................................................... vi
DAFTAR ISI .............................................................................................. viii
DAFTAR TABEL ..................................................................................... x
DAFTAR GAMBAR ................................................................................. xi
BAB I. PENDAHULUAN ........................................................................ 1
A. Latar Belakang Masalah ...................................................................... 1
B. Rumusan Masalah ............................................................................... 3
C. Pembatasan Masalah ............................................................................ 4
D. Tujuan Penelitian ................................................................................ 4
E. Manfaat Penelitian .............................................................................. 4
F. Penegasan Istilah ................................................................................ 5
BAB II. KAJIAN PUSTAKA ................................................................... 6
A. Kajian Teori ......................................................................................... 6
B. Kajian Penelitian yang Relevan ........................................................... 20
BAB III. METODE PENELITIAN ....................................................... 22
A. Desain Penelitian Eksperimen ............................................................ 22
B. Diagram Alir Penelitian ..................................................................... 22
C. Alat dan Bahan Penelitian ................................................................... 23
D. Proses pembuatan alat katalis HCS ...................................................... 25
E. Prosedur Penelitian dan Pengambilan Data ......................................... 29
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ......................... 33
A. Hasil Penelitian .................................................................................... 33
B. Pembahasan .......................................................................................... 34
ix
BAB V PENUTUP ..................................................................................... 48
A. Simpulan .............................................................................................. 48
B. Saran ................................................................................................... 49
DAFTAR PUSTAKA ................................................................................ 50
LAMPIRAN-LAMPIRAN ....................................................................... 54
x
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Spesifikasi Premium ................................................................... 7
Tabel 2.2 Spesifikasi Pertamax ................................................................... 9
Tabel 2.3. Batasan rasio λ (lamda) untuk methanol, ethanol, hidrogen
dan bensin. .................................................................................. 16
Tabel 2.4. Ambang batas emisi Keputusan Menteri LH No.6 tahun 2006 . 17
Tabel 3.1. Spesifikasi Supra X 125 ............................................................. 24
Tabel 3.2. Data yang diambil uji emisi gas buang HCS dengan
bahan bakar premium ................................................................. 31
Tabel 3.3. Data yang diambil uji emisi gas buang HCS dengan
bahan bakar pertamax ................................................................. 31
Tabel 3.4. Data rata-rata hasil pengujian emisi menggunakan HCS
dengan bahan bakar premium dan pertamax. ............................. 31
Tabel 4.1. Hasil pengujian emisi menggunakan katalis HCS
dengan bahan bakar premium. .................................................... 34
Tabel 4.2. Hasil pengujian emisi menggunakan katalis HCS
dengan bahan bakar pertamax .................................................... 34
Tabel 4.3. Rata-rata hasil pengujian emisi menggunakan katalis HCS
dengan bahan bakar premium dan pertamax. ............................. 40
xi
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1. Skema diagram rangkaian katalis ........................................... 11
Gambar 2.2. Temperatur pada komponen mesin ........................................ 12
Gambar 2.3. Diagram proses pembakaran mesin bensin ............................ 14
Gambar 2.4. Diagram perbandingan AFR terhadap gas buang .................. 17
Gambar 3.1. Diagram alir penelitian ........................................................... 23
Gambar 3.2. Desain pipa katalis ................................................................. 26
Gambar 3.3. Desain pemasangan pipa katalis HCS .................................... 28
Gambar 3.4. Pemasukan pipa probe ke dalam pipa gas buang tanpa
sambungan ............................................................................. 30
Gambar 3.5. Pemasukan pipa probe ke dalam pipa gas buang dengan
sambungan ............................................................................. 30
Gambar 4.1. Grafik perbandingan hasil emisi dengan HCS premium dari
rata-rata putaran mesin ........................................................... 37
Gambar 4.2. Grafik perbandingan hasil emisi dengan HCS pertamax dari
rata-rata putaran mesin ........................................................... 38
Gambar 4.3. Grafik perbandingan rata-rata emisi HC bahan bakar premium
dengan pertamax pada penggunaan HCS ................................ 40
Gambar 4.4. Grafik perbandingan rata-rata emisi CO bahan bakar premium
dengan pertamax pada penggunaan HCS ................................ 41
Gambar 4.5. Grafik perbandingan rata-rata emisi CO2 bahan bakar premium
dengan pertamax pada penggunaan HCS ................................ 41
Gambar 4.6. Grafik perbandingan rata-rata gas O2 bahan bakar premium
dengan pertamax pada penggunaan HCS ................................ 40
1
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Masalah
Sumber energi dunia saat ini masih sangat tergantung pada bahan bakar fosil
seperti minyak bumi. Penggunaan minyak bumi memiliki dampak negatif terhadap
lingkungan salah satunya meningkatnya suhu bumi, efek rumah kaca, hujan asam,
gangguan kesehatan, ini terjadi akibat bertambahnya jumlah emisi gas buang CO2,
HC, CO, NOx, dan partikulat dari hasil pembakaran kendaraan bermotor (Arifin,
2009:19). Selain itu banyaknya kebutuhan energi fosil akan menimbulkan
kekurangan energi yang merupakan sumber daya alam tidak dapat diperbaharui.
Maka dari itu harus dilakukan usaha-usaha dengan meningkatkan teknologi
penyempurnaan proses pembakaran sehingga saat proses pembakaran dapat
menekan tingkat emisi gas buang yang dihasilkan dan menurunkan jumlah
pemakaian bahan bakar.
Bidang transportasi kendaraan bermotor menggunakan bahan bakar fosil
menimbulkan emisi gas buang. Di Indonesia yang termasuk dalam negara
berkembang mode transportasi yang banyak digunakan adalah sepeda motor,
selama ini sepeda motor mendominasi kendaraan yang digunakan oleh masyarakat.
Sepeda motor dengan bahan bakar irit merupakan penentu konsumen untuk
membelinya, alasan lain banyaknya penggunaan sepeda motor karena merupakan
alat transportasi yang cukup efektif untuk mempercepat aktivitas dari suatu tempat
ke tempat lainnya. Transportasi di kota-kota besar merupakan sumber pencemaran
2
udara yang terbesar, dimana 70% pencemaran udara diperkotaan disebabkan oleh
aktivitas kendaraan bermotor (Kusminingrum, 2008:1).
Untuk kendaraan bermotor penggunaan bahan bakar cair hendaknya
disesuaikan kompressi mesinnya, karena kompressi berbanding lurus dengan angka
oktan pada bahan bakar. Semakin tinggi nilai oktan yang digunakan, semakin besar
tenaga kendaraan yang dihasilkan dan konsumsi bahan bakar rendah (Supraptono,
2004:13). Perkembangan ilmu dan teknologi yang terus berjalan dan adanya
penemuan-penemuan tentang menyempurnakan proses pembakaran pada mesin
untuk mengurangi emisi sesuai standar baku yang telah ditetapkan.
Berkaitan Peraturan Menteri Lingkungan Hidup yang menuntut terhadap
industri otomotif dan peneliti untuk membuat kendaraan yang sesuai dengan batas
ambang emisi yang telah ditetapkan pada Keputusan Menteri Lingkungan Hidup
No.05 tahun 2006 yaitu sepeda motor 4 tak dengan bahan bakar bensin ditentukan
CO ≤ 5,5 % dan HC ≤ 2.400 ppm. Kendaraan bermotor akan mengeluarkan polutan
berupa gas maupun partikulat, terdiri dari berbagai senyawa anorganik dan organik
dengan berat molekul kurang dari 0,01mikron yang dapat langsung terhirup melalui
hidung akibatnya bisa mempengaruhi kesehatan masyarakat saat di jalan raya dan
sekitarnya.
Pada gas CO akan menimbulkan keracunan dalam darah yang berikatan
dengan hemoglobin menjadi carbon oxida hemologen atau COHb (Arifin,
2009:38), kemudian gas HC akan menimbulkan kerusakan sistem pernafasan
terutama tenggorokan, sedangkan gas NOx akan membuat sakit hidung,
tenggorokan dan iritasi mata. Oleh karena itu terdapat berbagai upaya agar emisi
3
tidak melebihi batas ambang, salah satunya dengan mengembangkan efisiensi
sistem pembakaran yang tinggi.
Saat ini uap hidrokarbon juga merupakan emisi yang dihasilkan dari setiap
kendaraan bermotor, akan tetapi uap hidrokarbon dapat menjadi solusi alternatif
untuk meningkatkan kinerja mesin, hidrokarbon dari penguapan bahan bakar dapat
diuraikan (crack) menjadi hidrogen (H2) dan karbon (C) dengan menggunakan
katalis, dipasang pada bagian mesin yang panas seperti blok mesin dan knalpot
(Ikhsan, 2010:5). Sistem ini disebut juga Hydrocarbon Crack System (HCS),
hidrogen yang dihasilkan masuk dalam proses pembakaran kemudian pembakaran
akan berlangsung lebih sempurna karena hidrogen memiliki oktan yang tinggi
senilai 130 dengan kalor terendah yang dihasilkan 119.93 MJ/kg (Hairuddin dkk.
2014:1047). Hidrogen ini akan menjadi suplemen saat proses pembakaran sehingga
secara otomatis akan mengurangi emisi gas buang. Harapanya penggunaan sistem
HCS dapat menekan jumlah emisi gas buang yang dihasilkan kendaraan bermotor.
B. Rumusan Masalah
Perumusan masalah yang akan dikaji dalam penelitian ini adalah sebagai
berikut:
1. Bagaimana perancangan alat katalis hydrocarbon crack system (HCS) pada
sepeda motor 4 tak?
2. Bagaimana pengaplikasian alat katalis hydrocarbon crack system (HCS) pada
sepeda motor 4 tak?
3. Bagaimana pengaruh penggunaan hydrocarbon crack system (HCS) dengan
bahan bakar premium terhadap emisi gas buang?
4
4. Bagaimana pengaruh penggunaan hydrocarbon crack system (HCS) dengan
bahan bakar pertamax terhadap emisi gas buang?
C. Pembatasan Masalah
Penelitian mengenai penggunaan HCS terhadap emisi gas buang pada
sepeda motor ini akan dibatasi pada:
1. Pembuatan alat katalis hydrocarbon crack system (HCS) dengan bahan
utama logam tembaga, aluminium dan kawat nikelin.
2. Sepeda motor yang digunakan yaitu Supra X 125 tahun 2008.
3. Bahan bakar yang digunakan premium dan pertamax.
4. Pengamatan yang dilakukan hanya terhadap emisi gas buang yaitu CO, HC,
CO2, dan O2.
D. Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah :
1. Mengetahui cara pembuatan alat katalis hydrocarbon crack system (HCS)
pada sepeda motor supra x 125.
2. Mengetahui cara pengaplikasian alat katalis hydrocarbon crack system
(HCS) pada sepeda motor supra x 125
3. Mengetahui hasil emisi gas buang dari hydrocarbon crack system (HCS)
dengan premium.
4. Mengetahui hasil emisi gas buang dari hydrocarbon crack system (HCS)
dengan pertamax.
E. Manfaat Penelitian
Dengan adanya penelitian ini diharapkan dapat memberikan beberapa
manfaat antara lain :
5
1. Memberikan informasi tentang kontruksi rancangan hydrocarbon crack
system (HCS) yang dapat di terapkan pada sepeda motor.
2. Memberikan tambahan khasanah keilmuan di bidang bahan bakar dengan
menguraikan hidrokarbon menjadi atom hidrogen dan karbon pada kendaraan
bermotor untuk meminimalisir efek emisi gas buang.
3. Meningkatkan wawasan ilmu pengetahuan di bidang pengurangan emisi dan
hasil penelitian dapat dijadikan referensi penelitian selanjutnya.
F. Penegasan Istilah
Untuk menghindari terjadinya salah penafsiran istilah kata dalam judul
skripsi ini, maka perlu adanya penjelasan istilah-istilah. Diantaranya yaitu:
1. Hydrocarbon Crack System (HCS)
HCS adalah suatu alat yang diaplikasikan pada kendaraan bermotor untuk
memecah unsur-unsur hidrokarbon seperti bahan bakar premium atau pertamax
menjadi atom hidrogen (H2) dan karbon (C). Prosesnya menggunakan uap bahan
bakar yang dipanaskan dengan memanfaatkan bagian-bagian mesin seperti knalpot
yang memiliki temperatur tinggi. Hidrogen yang terbentuk digunakan sebagai
suplemen dengan bahan bakar bernilai oktan 130.
2. Emisi Gas Buang
Emisi gas buang adalah sisa hasil pembakaran bahan bakar di dalam mesin
pembakaran dalam dan mesin pembakaran luar yang dikeluarkan melalui sistem
pembuangan mesin. Komposisi gas buang yang terdapat pada kendaraan bermotor
yang berupa air (H2O), karbon dioksida (CO2) merupakan gas rumah kaca, karbon
monoksida (CO) yang beracun, hidrokarbon (HC), berbagai senyawa nitrogen
oksida (NOx), dan partikulat asap debu termasuk timbel (Pb).
6
BAB II
KAJIAN PUSTAKA
A. Kajian Teori
1. Bahan Bakar
Minyak bumi mentah banyak mengandung senyawa utama gabungan dari
hidrogen dan karbon. unsur yang bisa terbakar adalah karbon dan hidrogen
sedangkan yang lainya adalah pengisi yaitu seperti belerang, oksigen dan nitrogen.
Pickrell (2003:19) menjelaskan bahwa emisi gas buang yang dihasilkan oleh mesin
bensin dapat dikurangi dengan bahan bakar alternatif seperti CNG (Compressed
Natural Gas), LPG (Liquified Petroleum Gas), dan hidrogen.
Karakteristik bahan bakar bensin adalah mudah sekali menguap dan
terbakar. Dengan karakteristik tersebut bensin dalam ruang bakar sangat mudah
meledak (detonasi) yang cenderung tidak terkontrol pada kondisi temperatur dan
tekanan tinggi. Kualitas bensin dinyatakan dengan angka oktan, angka oktan
diperoleh dari prosentase volume isooctane didalam campuran antara isooctane
dengan normal heptana yang menghasilkan intensitas knocking (Raharjo, 2008:44).
Adapun syarat–syarat bensin yang baik dan memberikan kerja mesin yang
lembut, sebagaimana dijelaskan oleh Supraptono (2004:18) :
a. Mudah terbakar, artinya mampu tercipta pembakaran serentak di dalam ruang
bakar dengan sedikit knocking atau dentuman.
b. Mudah menguap, artinya bensin harus mampu membentuk uap dengan mudah
untuk memberikan campuran udara dengan bahan bakar yang tepat saat
menghidupkan mesin yang masih dingin.
7
c. Tidak beroksidasi dan bersifat pembersih, artinya sedikit perubahan kualitas dan
perubahan bentuk selama di simpan. Selain itu juga bensin harus mencegah
pengendapan pada sistem intake.
d. Angka octane, adalah suatu angka untuk mengukur bahan bakar bensin terhadap
daya anti knock characteristic. Bensin dengan nilai oktan yang tinggi akan tahan
terhadap timbulnya engine knocking.
1) Premium
Premium adalah bahan bakar dengan warna kekuningan yang jernih,
mengandung timbal (TEL) sebagai octane booster dengan memiliki oktan 88.
Premium sering disebut gasoline atau petrol dan bahan bakar ini tidak boleh
digunakan pada kendaraan yang dilengkapi dengan katalitic konverter karena
timbal yang terkandung didalamnya dapat menutup pori-pori katalis yang
menyebabkan hilangnya kemampuan katalitic konverter (Arifin & Sukoco &
Sukoco, 2009:105). Tetra Ethyl lead (TEL) atau timbal adalah zat penambah ke
bensin untuk meningkatkan nilai oktan (Turns, 2012:657).
Spesifikasi bahan bakar premium dengan angka oktan 88 sesuai dengan
keputusan direktur jendral minyak dan gas bumi nomor 933. k/10/DJM.s/2013
yang telah ditetapkan adalah sebagai berikut:
Tabel 2.1 Spesifikasi Premium
No Karakteristik Satuan Methode
Uji
Spesifikasi
Min Maks
1 Bilangan Oktana
Angka Oktan Riset
(RON)
RON D 2699 88.0 -
2 Tekanan Uap kPa D 323 62
3 Kandungan Sulfur % m/m D 2622 0.05
4 Berat jenis pada 15o Kg/m3 D 1298 715 780
8
5 Distilasi :
10% vol.penguapan.
50% vol. penguapan.
90% vol. penguapan.
Titik didih akhir
Residu
ºC
ºC
ºC
ºC
% Vol
D 86
88
-
74
125
180
215
2.0
6 Induction periode Menit D 525 360 -
7 Kandungan Timbal(Pb) g/l ASS 0.013
8 Washed Gum mg/100ml D 381 5
9 Korosi bilah tembaga No.ASTM D 130 Kelas 1
10 Uji doctor IP 30 Negative
11 Sulfur mercaptan % wt UOP 163 0.0020
12 Warna Visual Jernih dan terang
kuning
2) Pertamax
Pertamax adalah bensin tanpa timbal dengan kandungan aditif generasi
mutakhir yang dapat membersihkan intake valve port fuel injektor dan ruang bahan
bakar dari karbon. Mempunyai angka oktan 92 lebih tinggi dari premium dengan
angka oktan 88 dan dapat digunakan pada kendaraan dengan kompresi yang tinggi
(Arifin & Sukoco, 2009:105). Pertamax menggunakan ethanol sebagai campuran
untuk meningkatkan bilangan oktannya. Pembakaran mesin yang menggunakan
pertamax lebih optimal, sehingga menghasilkan NOx dan CO yang lebih sedikit dari
pada premium. Pertamax merupakan campuran kompleks hidrokarbon yang
mempunyai selang titik didih antara 30–225oC yang mengandung senyawa
hidrokarbon (C4-C12) yang terdiri dari paraffin, naphten, aromatic, dan olefin
(Auliya, 2013: 29).
Spesifikasi bahan bakar pertamax dengan angka oktan 92 sesuai dengan
keputusan direktur jendral minyak dan gas bumi nomor 3674 K/24/DJM2006
sebagai berikut ini:
9
Tabel 2.2 Spesifikasi Pertamax
No Karakteristik Satuan Methode
Uji
Spesifikasi
Min Maks
1 Bilangan Oktana
Angka Oktan Riset
(RON)
RON D 2699 92.0 -
2 Induction Period Minutes D 525 480
3 Kandungan Sulfur % m/m D 2622 0.05
4 Kandungan Timbal(Pb) g Pb/l D 3237 0.013
5 Distilation :
10% vol. penguapan
50% vol. penguapan
90% vol. penguapan
Titik didih akhir
Residu
ºC
ºC
ºC
ºC
% Vol
D 86
77
130
70
110
180
215
2.0
6 Existent Gum mg/100ml D 381 5
7 Tekanan Uap KPa D 323 45 60
8 Berat jenis pada 15o Kg/m3 D 1298 715,0 770,0
9 Korosi bilah tembaga Menit D 130 Class 1
10 Tes Doctor IP 30 Negatif
11 Sulfur mercaptan % m/m D 3227 0.0020
12 Warna Visual Biru
3) Hidrogen
Gas hidrogen dapat direkomendasikan sebagai bahan bakar alternatif untuk
transportasi (Chandrasa, 2009:17). Hidrogen dapat diproduksi lebih banyak dari
bahan bakar minyak bumi. Hidrogen dapat disimpan dalam bentuk fase gas, cair
dan padat. Pada bentuk fase gas dalam tekanan 350-700 bar, pada bentuk cair pada
tekanan 1 bar dan suhu -253o C, pada bentuk padat dibagi menjadi empat material:
1) Carbon and other high surface area material, 2) Chemical hydrides = H2O-
reactive, 3) Rechargeable hydrides, 4) Chemical hydrides =thermal (Riss, 2006:21-
28).
10
Kemudian hidrogen dapat diproduksi dari bahan bakar hidrokarbon,
material biologis dan air. Beberapa metode produksi hidrogen menurut Lipman
(2011:8-10) Salah satunya yaitu Gasification of Coal and Other Hydrocarbon
adalah cara memproduksi hidrogen dari mereaksikan hidrokarbon bisa dari bahan
bakar minyak, batubara, residu minyak dengan dioksidasikan hingga mencapai
kesetimbangan, sehingga menghasilkan hidrogen.
2. Katalis Hidrocarbon Crack System
a. Pipa katalisator
Dengan menggunakan katalis pemecah hidrokarbon untuk memisahkan
hidrogen dan karbon adalah alternatif untuk memproduksi hidrogen yang murni
(Wang dkk, 2003:900). Pipa katalisator berkerja dengan bantuan panas dari knalpot.
Berfungsi untuk memecah gas H2 dalam premium menjadi 8 atom karbon (C) dan
18 atom hidrogen (H2). Dengan demikian pipa katalisator menghasilkan gas
hidrogen dan menghisap unsur partikel karbon (Ikhsan, 2010:5). Menurut Abdillah
(2014:55), bertambahnya panjang pipa katalis dan volume premium akan
meningkatkan penghematan bahan bakar dan menurunya emisi gas buang.
Penghematan bahan bakar meningkat seiring bertambahnya panjang pipa katalis
dan volume premium. Penghematan bahan bakar sebesar 50 % pada putaran 700
rpm dan 61 % pada putaran 2500 rpm dengan panjang pipa katalis 200 mm dan
volume premium 30 L. David dalam Abdillah (2014:51) menerangkan bahwa
prosentase penghematan bahan bakar dengan metode pemisahan reaksi udara dan
bahan bakar tergantung diameter, panjang pipa katalis,volume uap dan aliran uap
hidrokarbon.
11
b. Proses produksi hidrogen
Hidrogen mempunyai luas jarak perambatan saat pembakaran dan
pengapian otomatis yang tinggi sehingga baik untuk digunakan pada motor bensin,
hidrogen juga memiliki suhu titik terbakar sendiri yang tinggi yaitu pada suhu
858oC, sehingga adanya pengapian sangat dibutuhkan untuk membakar hidrogen
(Kalkan dkk, 2014:67). Hidrogen merupakan suplemen bahan bakar pada mesin
bensin dengan meningkatkan proses pembakaran, mulai dari mengurangi
keterlambatan pengapian, perambatan yang cepat saat terbakar, mempercepat
proses pembakaran, mengurangi konsumsi bahan bakar (Sadiq, 2006:347). Metode
pemecahan bahan bakar hidrokarbon untuk menghasilkan hidrogen dengan cara
menggunakan katalis dengan menyuling bensin (Setzer, 1976:3). Proses
penambahan gas hidrogen yang dihubungkan dengan mesin berbahan bakar bensin
sangat signifikan untuk mengurangi polusi udara (Robinvich, 1995:7). Skema
diagram katalis yang dapat diaplikasikan dalam gambar berikut ini :
Gambar 2.1. Skema diagram rangkaian katalis
(Cohn, 2006:26)
Mesin dengan bahan bakar tambahan hidrogen merupakan metode
meningkatkan performa dan memperbaiki hasil emisi gas buang (Ghazal, 2013:25-
26). Pemanasan uap bahan bakar hidrokarbon dengan alat pemindah kalor ( heat
Tangki
Bahan bakar
Cracking Fuel
Converter
Mesin
Bensin
Bensin C 8H18 9H2
Bensin
8C
12
exchanger) dan proses pemecahan (cracking) hidrokarbon untuk menghasilkan
karbon dan hidrogen dimulai dari temperatur 260o hingga 345o (Schmidt, 1976:6).
Saluran exhaust manipol memproduksi panas hingga 450 oC karena temperatur
yang tinggi dari aliran gas buang pembakaran di dalam silinder (Balich & Conrad,
2004:71). terutama pada dinding exhaust manipol seperti pada gambaran
temperatur yang terjadi pada mesin bensin sebagai berikut:
Gambar 2.2. Temperatur pada komponen mesin
(Salazar, 1998:49)
c. Material bahan katalis
Bahan yang digunakan dalam pembuatan katalis yaitu dengan nikel (Ni),
tembaga (Cu) dan aluminium (Al). Nikel dibentuk spiral di dalam tabung tembaga
dan aluminium berada di tengah spiral nikel (Setzer, 1976:5). Aluminium
merupakan material yang dapat dijadikan katalis hidrokarbon, karena relatif
memiliki permukaan yang tahan terhadap panas tinggi (Granlund, 2015:10). Pada
temperatur tinggi aluminium (Al) akan memecah hidrokarbon. Aluminium menjadi
13
sebagian besar luas permukaan komponen katalis, nikel dan tembaga sebagai
pemindah panas (heat exchager) sehingga dapat meningkatkan produksi gas
hidrogen dari bensin (Sadegbeigi, 2000:107-108).
3. Pembakaran di Motor Bensin
a. Proses Pembakaran
Pembakaran merupakan reaksi oksigen dan bahan yang dapat terbakar,
disertai timbulnya cahaya dan memiliki kalor. Pembakaran spontan dimana bahan
bakar mengalami oksidasi perlahan hingga kalor yang dihasilkan tidak dilepaskan,
akan tetapi digunakan untuk menaikan suhu secara perlahan hingga mencapai suhu
nyala. Pembakaran sempurna adalah dimana semua bahan yang dapat terbakar di
dalam bahan bakar membentuk gas CO2 dan H2O, sehingga tidak ada zat lain yang
tersisa setelah pembakaran. Pembakaran sempurna akan menghasilkan konsentrasi
CO2 tinggi. Sebenarnya molekul nitrogen tidak terbakar, tetapi pada suhu tinggi
akan terbentuk NOx (Sukidjo, 2011:62).
Pembakaran di dalam mesin bensin menurut Salazar (1998:37-40) dibagi
menjadi tiga kelompok yaitu:
1. Pengapian dan membangkitkan bunga api (ignition and flame development).
Dimana pengapian untuk campuran bahan bakar dan udara dimulai dari
percikan yang dilepaskan dari elektroda busi terjadi antara 10-30o sebelum
TMA. Sekitar 5-10% campuran yang terbakar dalam fase ini.
2. Perambatan nyala api (flame propagation). Ketika campuran gas terbakar
didalam ruang bakar, tekanan dan temperatur naik mengakibatkan volume
naik. Saat perambatan ledakan campuran gas yang terbakar mulai 5% hingga
95%.
14
3. Setelah perambatan nyala api (flame termination). Terjadi setelah TMA sekitar
15-20o dan 90- 95% proses pembakaran mencapai sudut seluruh ruang bakar.
Hanya sekitar 5-10% gas yang terbakar dengan dinding ruang bakar dan sudut-
sudutnya.
Gambar 2.3. Diagram proses pembakaran mesin bensin
(Pulkrabek, 1985:230)
b. Persamaan reaksi pembakaran
Mesin bensin mendapatkan tenaga dari pembakaran hidrokarbon dengan
udara. Bahan bakar bensin diubah menjadi energi dalam fase gas dalam ruang
bakar. Proses pembakaran terjadi reaksi hidrokarbon dengan oksigen menjadi air
dan CO2. Secara reaksi kimia antara isooctane dan oksigen adalah:
C8 H18 + 12.5 O2 8CO2 + 9H2O
Reaksi diatas merupakan dua reaksi dimana bensin dengan oksigen.
Sedangkan bensin direaksikan dengan udara akan mengubah reaksinya. Pada udara
kandungan gas nitrogen lebih mendominasi dengan nitrogen 78% mol dan oksigen
21% mol. Secara stoikiometrik pembakaran bensin dan udara adalah:
15
𝐶𝑎𝐻𝑏 + (𝑎 +𝑏
4) (𝑂2 + 3.76 𝑁2 ) → 𝑎𝐶𝑂2 +
𝑏
2 𝐻2𝑂 + 3.76 (𝑎 +
𝑏
4) 𝑁2
Sehingga pada reaksi pembakaran bensin adalah:
𝐶8𝐻18 + 12.5(𝑂2 + 3.76 𝑁2 ) → 8𝐶𝑂2 + 9 𝐻2𝑂 + 3.76 (12.5)𝑁2
Pembakaran dapat terjadi dengan berbagai campuran komposisi bahan bakar dan
udara. Ketidaksesuaian campuran mengakibatkan terjadinya produk lain pada gas
buang seperti CO yang menjadi polusi di udara (Salazar, 1998:29-30).
c. Air fuel ratio (AFR)
Air fuel ratio adalah perbandingan antara udara dengan bahan bakar,
sehingga AFR menjadi faktor paling utama yang mempengaruhi emisi gas buang
mesin bensin (Schwarz, 1999:9). Secara stoikiometris pada mesin bensin memiliki
angka AFR 1: 14,7 artinya 1 bahan bakar membutuhkan 14,7 udara dalam proses
pembakaran, campuran AFR kurus pada mesin bensin 4 tak dapat mereduksi emisi
karbon monoksida (CO) dan membakar hidrokarbon (HC). Pengaruh yang
merugikan ketika menggunakan perbandingan campuran udara dan bahan bakar
yang kurus akan memicu emisi NOx (Iyer, 2012:38). Menurut Lenz (1990:12)
istilah “kurus’’ yaitu batas penggunaan untuk sebutan kekurangan bahan bakar dan
‘‘kaya’’ yaitu batas penggunaan kelebihan bahan bakar, seperti tabel dibawah ini
dengan dua batasan rasio lamda untuk methanol, ethanol, hidrogen dan bensin.
Tabel 2.3. Batasan rasio λ (lamda) untuk methanol, ethanol, hidrogen dan bensin.
Batasan ‘‘kaya’’
pada rasio λ
Batasan ‘‘kurus’’
pada rasio λ
Methanol
Ethanol
Hidrogen
Bensin
0,40
0,40
0,12
0,60
2,40
1,90
9,00
1,60
16
Untuk mengetahui perbandingan AFR aktual dan bukan stoikiometris,
dikenal dengan equivalent ratio (ϕ) atau λ (lamda) adalah perbandingan antara
jumlah (bahan bakar dan udara) yang digunakan dan jumlah (bahan bakar dan
udara) stoikiometris (Heywood, 1988:71). Dapat dirumuskan dengan,
λ = 𝜙−1 = (𝐴𝐹𝑅)𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙
(𝐴𝐹𝑅)𝑠𝑡𝑜𝑖
Sehingga diketahui harga AFR ideal adalah λ = 𝜙 = 1. Pada λ < 1 dan ϕ >1,
campuran kaya atau keperluan udara kurang. λ > 1 dan ϕ <1, campuran miskin atau
keperluan udara lebih dari stoikiometris (Heywood, 1988:72). Semakin bagus
kualitas campuran dan homogenitas akan mempermudah oksigen untuk bereaksi
dengan karbon. Jumlah oksigen dalam air fuel ratio sangat menentukan besar CO
yang dihasilkan, hal ini disebabkan kurangnya oksigen dalam campuran akan
mengakibatkan karbon bereaksi tidak sempurna dengan oksigen (Kabib, 2009:5).
Sedangkan perbandingan campuran bahan bakar stoikiometrik dengan emisi gas
buang dapat dilihat dalam grafik berikut ini:
Gambar 2.4.Diagram perbandingan AFR terhadap gas buang
(Soenarta & Shoichi, 2002:35).
17
4. Parameter Emisi Gas Hasil Pembakaran Mesin Bensin
Dalam peraturan Menteri Negara Lingkungan Hidup No.5 tahun 2006,
ambang batas emisi gas buang kendaraan bermotor lama adalah batas maksimum
zat atau bahan pencemar yang boleh dikeluarkan langsung dari pipa gas buang
kendaraan bermotor lama dengan batasan tertentu, adapun batas-batasnya dapat
dilihat pada tabel berikut ini:
Tabel 2.4. Ambang batas emisi dari Keputusan Menteri LH No.6 tahun 2006
Kategori Tahun
pembuatan
Parameter Metode
uji CO
(%)
HC
(ppm)
Sepeda motor 2 langkah < 2010 4.5 12000 Idle
Sepeda motor 4 langkah <2010 5.5 2400 Idle
Sepeda motor (2 langkah
dan 4 langkah) ≥2010 4.5 2000 Idle
Sehingga keputusan Menteri Lingkungan Hidup tentang batas emisi gas
buang kendaraan bermotor dapat disimpulkan bahwa batasan untuk sepeda motor
2 langkah kurang dari tahun 2010 kadar emisinya tidak lebih dari 4,5 % CO dan
12000 ppm HC pada kondisi idle, sepeda motor 4 langkah kurang dari tahun 2010
emisinya tidak lebih dari 5,5 % CO dan 2400 ppm HC pada kondisi idle dan sepeda
motor 2 langkah dan 4 langkah ≥ 2010 emisinya tidak lebih dari 4,5 % CO dan 2000
ppm HC pada kondisi idle.
a. CO (Carbon Monoxida)
Menurut Arifin & Sukoco (2009:37) karbon monoksida tidak berwarna dan
tidak beraroma, tidak mudah larut dalam air dengan perbandingan berat terhadap
udara (1 Atmo C) 0.967, didalam udara bila diberikan api akan terbakar dengan
mengeluarkan asap biru menjadi CO2 (karbon dioksida). CO timbul karena oksigen
18
yang dibutuhkan tidak cukup untuk proses pembakaran secara sempurna ataupun
karena campuran yang terlalu kaya (Nugraha, 2007:696). Emisi CO ada karena
campuran kaya dari AFR kurang dari 1 sehingga oksigen mengubah semua karbon
menjadi karbon monoksida, CO bisa dikurangi dengan cara mengatur AFR yang
masuk ke mesin (Faiz & Michael, 1996:82). Emisi CO tinggi ketika idling dan
mencapai minimum ketika akselerasi mencapai kecepatan konstan ( Kabib,
2009:5). Saat mesin bekerja dengan AFR yang tepat, emisi CO pada ujung knalpot
berkisar 0.5% sampai 1% untuk mesin yang dilengkapi dengan sistem injeksi atau
sekitar 2.5% untuk mesin yang masih menggunakan karburator (Bakeri dkk,
2012:84). Gas karbon monoksida ini bila dihirup dalam waktu yang lama seperti
menyalakan mesin dalam ruangan dapat menyebabkan keracunan dan hilang
kesadaran tanpa rasa sakit (Soenarta & Shoichi, 2002:35).
b. HC (Hydro Carbon)
Hidrokarbon merupakan ikatan kimia dari Carbon (C) dan Hydrogen (H).
Dalam bentuk kimianya yang aktif dibagi menjadi parafine, naftaline, olefine.
Sumber utama HC paling banyak dari kendaraan bermotor 57% dan lainnya dari
penyulingan minyak serta pembangkit listrik 43% (Arifin & Sukoco, 2009:38).
Hidrokarbon dapat terbentuk tidak hanya pada kondisi campuran udara bahan
bakarnya gemuk, tetapi bisa saja pada kondisi campurannya kurus (Soenarta &
Shoichi, 2002:35). HC timbul akibat dari campuran bahan bakar yang tidak terbakar
secara sempurna hingga katup exhaust terbuka. HC juga bersumber dari celah
volume yang ada diantara piston dan dinding silinder sehingga campuran bahan
bakar tidak ikut terbakar selama proses pembakaran (Faiz & Michael, 1996:82).
Pembentukan hidrokarbon juga dari bahan bakar yang tidak terbakar sehingga
19
keluar menjadi gas mentah, serta bahan bakar yang terpecah karena reaksi panas
berubah menjadi gugusan HC lain yang keluar bersama gas buang (Nugraha,
2007:694)
c. NOx (Nitrogen Oxydes)
NOx terdiri dari nitric oksida (NO), nitrogen dioksida (NO2), dan nitrous
oksida (N2O), memiliki ciri tidak berwarna tidak berbau, sukar larut dalam air, jika
di udara akan menjadi zat gas berwarna kemerahan dan sedikit berbau, larut dalam
air akan menjadi asam nitrit atau nitrat (Arifin & Sukoco, 2009:38-39). Jika unsur
N2 dan O2 pada temperatur 1800o C-2000o C akan terjadi reaksi pembentukan gas
NO seperti pada reaksi berikut ini :
N2 + 𝑂2 → 2NO
Schnelle (2002: 249) menambahkan bahwa NOx juga terdiri dari nitrogen
trioksida (N2O3 ) dan nitrogen pentoksida (N2O5), NOx dari hasil pembakaran mesin
90% adalah NO, gas ini terbentuk dari nitrogen dan oksigen pada temperatur tinggi.
Udara yang digunakan untuk pembakaran sebenarnya mengandung unsur nitrogen
80%. Pada temperatur tinggi (>1370o C), nitrogen bersatu dengan campuran bahan
bakar dan membentuk senyawa NOx (Nugraha, 2007:697). NOx dapat dikurangi
dengan memperlambat pembakaran dan meminimalisir waktu pembakaran hingga
temperatur tinggi (Faiz & Michael,1996:82).
20
B. Kajian Penelitian yang Relevan
Penelitian tentang penggunaan gas hidrogen sebagai campuran bahan bakar
kendaraan sepeda motor pernah dilakukan dengan memanfaatkan Hydrogen
Booster Electrolyzer untuk menghasilkan gas hidrogen pada sepeda motor. Hasil
dari Penggunaan Hydrogen Booster Electrolyzer pada sepeda motor Yamaha Vega
4 langkah tahun 2002, sehingga dapat menurunkan kadar emisi gas buang seperti
CO, HC, dan meningkatkan emisi CO2. Penurunan CO tertinggi sebesar 77,50%
didapatkan pada putaran 1500 rpm dengan menggunakan HHO pengisan spull.
Peningkatan CO2 tertinggi sebesar 45,56% didapatkan pada putaran 3500 rpm
dengan menggunakan HHO pengisian accu. Sedangkan penurunan HC tertinggi
sebesar 77,67% didapatkan pada lambda (λ) 1,215 dengan menggunakan bahan
bakar HHO pengisian accu (Wicahyo & I Made, 2013:127).
Selanjutnya Kosar dkk (2011:106) meneliti penggunaan hidrogen untuk
mengurangi emisi dan konsumsi bahan bakar di mesin kecil bensin. Mesin kecil
dalam penelitian masih menggunakan karburator. Disimpulkan bahwa penambahan
hidrogen pada mesin bensin dapat menurunkan konsumsi bahan bakar hingga 57%,
menurunkan emisi NOx hingga 66%, dan emisi CO, CO2, dan HC mendekani nol.
Kemudian dalam penelitian oleh Pinontoan tentang efisiensi pembakaran
bensin pada genset dengan penambahan gas hidrogen-oksigen dari hasil elektrolisis
plasma, menunjukan hasil semakin banyak hidrogen yang masuk keruang bakar,
menjadikan pemakaian bensin akan lebih hemat. Injeksi hidrogen dan oksigen
menyebabkan emisi gas CO, CO2, serta HC yang tak terbakar berkurang (Pinontoan,
2012:50).
21
Selanjutnya penelitian yang dilakukan oleh Ji dan Wang (2010:180), yaitu
pada pengaruh penambahan hidrogen saat pembakaran terhadap emisi pada mesin
bensin dengan kondisi campuran kurus. Disimpulkan bahwa terjadi pengurangan
panas mesin dengan memanfaatkan hidrogen terutama pada kondisi campuran
kurus. Penambahan hidrogen berguna untuk menyempurnakan proses pembakaran.
Emisi HC berkurang saat NOx lebih tinggi dengan penambahan hidrogen pada
kondisi campuran kaya. Emisi CO berkurang dengan menambah jumlah hidrogen
pada kondisi campuran kurus.
42
BAB V
PENUTUP
A. SIMPULAN
1. Pada perancangan alat katalis hydrocarbon crack system (HCS) yang berfungsi
untuk memecah rantai hidrokarbon dari uap bahan bakar bensin menjadi
hidrogen dan karbon, mengharuskan alat dapat mencegah aliran balik gas ke
tangki bahan bakar, saat membuat sambungan las pipa tembaga harus rapat dan
baik agar tidak ada kebocoran saat sistem bekerja.
2. Pengaplikasian katalis hydrocarbon crack system (HCS) dengan hasil hidrogen
yang masuk kedalam ruang bakar mengakibatkan hasil pembakaran lebih
banyak kandungan air (H2O), pada alat katalis karbon akan terperangkap. oleh
karena itu, perlu perawatan untuk membersihkan karbon yang ada didalam
katalis.
3. Hasil pengujian emisi didapatkan dari sepeda motor supra x 125 dengan
terpasang katalis hydrocarbon crack system (HCS) berbahan bakar premium
menghasilkan rata-rata gas CO sebanyak 1,54 %vol, gas HC sebanyak 596
ppmvol, gas CO2 sebanyak 2,25 %vol, gas O2 sebanyak 15,74 %vol dan lamda
aktual 3,47. Berdasarkan Keputusan Menteri Lingkungan Hidup No.05 tahun
2006 yaitu sepeda motor 4 tak dengan bahan bakar bensin ditentukan CO ≤ 5,5
% dan HC ≤ 2.400 ppm. Jadi, penggunaan hydrocarbon crack system (HCS)
pada sepeda motor supra x 125 keluaran tahun 2008 menggunakan bahan bakar
premium menghasilkan emisi yang ramah lingkungan.
43
4. Hasil pengujian emisi didapatkan dari sepeda motor supra x 125 dengan
terpasang katalis hydrocarbon crack system (HCS) berbahan bakar pertamax
menghasilkan rata-rata gas CO sebanyak 0,38 %vol, gas HC sebanyak 279
ppmvol, gas CO2 sebanyak 2,98 %vol, gas O2 sebanyak 16,13 %vol dan lamda
aktual 3,92. Berdasarkan Keputusan Menteri Lingkungan Hidup No.05 tahun
2006 yaitu sepeda motor 4 tak dengan bahan bakar bensin ditentukan CO ≤ 5,5
% dan HC ≤ 2.400 ppm. Jadi, penggunaan hydrocarbon crack system (HCS)
pada sepeda motor supra x 125 keluaran tahun 2008 menggunakan bahan bakar
pertamax menghasilkan emisi yang ramah lingkungan.
B. SARAN
1. Alat katalis hydrocarbon crack system (HCS) dapat diaplikasikan pada semua
sepeda motor dengan sistem bahan bakar konvensional sehingga emisi gas
buang yang dihasilkan lebih ramah lingkungan.
2. Penggunaan hydrocarbon crack system (HCS) lebih efektif menggunakan
bahan bakar pertamax karena menghasilkan tingkat emisi hingga 50% lebih
rendah dibandingkan dengan bahan bakar premium.
44
DAFTAR PUSTAKA
Abdillah, F. dan Sugondo. 2014. Prototipe Alat Penghemat Bahan Bakar Mobil
Menggunakan Metode Hydrocarbon Crack System untuk Menghemat
Bahan Bakar dan Mengurangi Emis Gas Buang. Prosiding SNATI F Ke - 1
ISBN: 978-602-1180-04-4.
Arifin, Zainal dan Sukoco. 2009. Pengendalian Polusi Kendaraan. Bandung:
Alfabeta.
Auliya, Anna M. 2013. Pertamina –Pertamax . Jakarta :Politeknik Negeri Jakarta.
Bakeri, M., akhmad Syarief, dan Ach. Kusairi. 2012. Analisa Gas Buang Mesin
Berteknologi Efi dengan Bahan Bakar Premium. INFO TEKNIK, 13/1.
Teknik Unlam Banjarmasin.
Balich, Garret W., dan Conrad R. A. 2004. The Gasoline 4-Stroke Engine for
Automobiles. Notre Dame: Department of Aerospace and Mechanical
Engineering, University of Notre Dame, IN 46556.
Cohn, Daniel. R. 2006. Onboard–Plasmatron Hydrogen Production. Argonne
National laboratory. Massachusetts Institute of Technology.
Buku Pedoman Reparasi Supra X 125. PT. Astra Honda Motor tahun 2002.
Chandrasa, Ganesha T. 2009. Penelitian Hidrogen sebagai Bahan Bakar Sepeda
Motor Listrik yang Berkesinambungan. Prosiding Seminar Nasional Daur
Bahan Bakar. Serpong: B2TE-BPPT Batan, Energy Technologi Laboratory.
Faiz, A., Christoper S. W., dan Michael P.W. 1996. Air Pollution from Motor
Vehicles, Standards and Technologies for Controlling Emissions.
Washington, D.C.: The World Bank.
Ghazal, Osama. 2013. A Theoretical Study of the SI Engine Performance Operating
with Different Fuels. International Journal of Mechanical, Aerospace,
Industrial, Mechatronic and Manufacturing Engineering, 7/12: 2526-2529.
Granlund, Moa Z. 2015. Fuel Reforming for Hydrogen Production in Heavy- Duty
Vehicle Applications. Doctoral Thesis in Chemical Engineering.
Stockholm: KTH School of Chemical Science and Engineering, Sweden.
Hairuddin, A.A., A.P. Wandel dan T.Yusaf. 2014. An Introduction to A
Homogeneous Charge Compression Ignition Engine. Journal of Mechanical
Engineering and Sciences (JMES), 7/-:1042-1052. e-ISSN: 2231-8380.
45
Heywood, John B. 1998. Internal Combustion Engine Fundamentals. New York:
Mc.Graw Hill.
Ikhsan, Muadi. 2010. Pengaruh Jumlah Katalisator Pada Hydrocarbon Crack
System (Hcs) dan Jenis Busi Terhadap Daya Mesin Sepeda Motor Yamaha
Jupiter Z Tahun 2008. Jurusan Pendidikan Teknik Kejuruan. FKIP-UNS.
Iyer, Narayan V. 2012. A Technical Assessment of Emissions and Fuel
Consumption Reduction Potential From Two and Tree Wheelers in India.
Prepared for: the International Council on Clean Transportation.
Washington DC.
Ji, Changwei. dan Shuofeng Wang. 2010. Effect of Hydrogen Addition on
Combustion and Emissions Performance of a Spark-ignition Gasoline
Engine at 800 rpm and Lean Conditions. Proceedings of the WHEC Energy
& Environment, 78/6. Institute of Energy Research Fuel Cells (IEF-3).
Kabib, masruki. 2009. Pengaruh Pemakaian Campuran Premium Dengan
Champhor Terhadap Performasi Dan Emisi Gas Buang Mesin Bensin
Toyota Kijang Seri 4k. Jurnal Sains dan Teknologi, 2/2: 1-17. ISSN : 1979-
6870
Kalkan, N., K.H. Luo, dan Erdogan G. 2014. An Overview of Hydrogen Fuelled
Internal Combustion Engines. IJASR International Journal of Academic and
Scientific Research. 2/4: 58-70. ISSN: 2272-6446.
Keputusan Direktur Jenderal Minyak dan Gas Bumi Nomor 3674 k/24/DJM/2006
Tentang Standar Mutu (Spesifikasi) Bahan Bakar Minyak Jenis Bensin
Yang Dipasarkan Di Dalam Negeri.
Keputusan Direktur Jenderal Minyak dan Gas Bumi Nomor 933. k/10/DJM.s/2013
Tentang Standar Mutu (Spesifikasi) Bahan Bakar Minyak Jenis Bensin 88
Yang Dipasarkan Di Dalam Negeri.
Kosar, Murat. et al. 2011. The Usage of Hydrogen for Improving Emissions and
Fuel Consumption in a Small Gasoline Engine. Journal of Thermal Science
and Technology, 31/2: 101-108. Turkey. ISSN 1300-3615.
Kusminingrum Nanny, G. Gunawan. 2008. Polusi Udara Akibat Aktivitas
Kendaraan Bermotor di Jalan Perkotaan Pulau Jawa dan Bali. Bandung:
Pusat Litbang Jalan dan Jembatan.
Lipman, Thimothy. 2011. An Overview of Hydrogen Production and Storage
System with Renewable Hydrogen Case Studies. Oakland, California: Clean
Energy State Alliane.
Lenz, H.P. 1990. Mixture Formation in Spark-Ignition Engines. New York:
Springer.
46
Nugraha, Beni S. 2007. Aplikasi Teknologi Injeksi Bahan Bakar Elektronik (EFI)
Untuk Mengurangi Emisi Gas Buang Sepeda Motor. Jurnal Ilmiah Populer
dan Teknologi Terapan, 5/2: 692-706. ISSN 1693-3745.
Peraturan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor 05 Tahun 2006 Tentang
Ambang Batas Emisi Gas Buang Kendaraan Bermotor Lama.
Pickrell, Don. 2003. Fuel Options for Reducing Greenhouse Gas Emissions from
Motor Vehicles. Springfield: The National Technical Information Service,
Virginia.
Pinontoan, V. R. CH. 2012. Efisiensi Pembakaran Bensin Pada Genset Dengan
Penambahan Gas Hidrogen-Oksigen Dari Hasil Elektrolisis Plasma.
Skripsi.Program Studi Teknik Kimia. FT. Depok:, Universitas Indonesia.
Pulkrabek Wiliard , W. 1985. Engineering Fundamentals of the Internal
Combustion Engine. New Jersey
Robinvich, Alexander et al. 1995. Plasmatron-Internal Combustion Engine System.
United States Patent 5.437,250. Appl. No.: 196,701.
Raharjo, Winarno D., dan Karnowo. 2008. Mesin Konversi Energi. Semarang:
Unnes Press.
Riss, Trygve., Elisabet F. H., Preben J. S., dan Oystein U. 2006. Hydrogen
Production and Storage. IEA Publications. Paris: Stedi medi, France.
Sadegbeigi, Reza. 2000. Fluid Catalytic Cracking Handbook, Design, Operation
and Troubleshooting of FCC Facilities ed. 2nd. Houston, TX: Gulf
Publishing Company.
Sadiq, Maher A.R. 2006. A Simulation Model for a Single Cylinder Four-Stroke
Spark Ignition Engine Fueled with Alternative Fuels. Turkish Journal Eng.
Env. Sci., 30: 331-350.
Salazar, Fernando. 1998. Internal Combution Engines. Notre Dame: Department of
Aerospace and Mechanical Engineering. University of Notre Dame.
Schmidt, Reinhold. 1976. Method of And Apparatus for Improved Methanol
Operation of Combution System.United States Patent, Appl: 551.841.
Schnelle, karl B. dan Charles A. Brown. 2002. Air Pollution Control Technology
Handbook. Boca Raton, Florida : CRC Press LCC.
Schwarz, H., karl H. D. dan Holzw F. D. 1999. Emission Control. German: Robert
Bosch Gmbh.
47
Setzer, Herbert J. 1976. Method for Catalytically Cracking A hydrocarbon Fuel.
United States Patent, Appl: 574.187.
Singh, Yogesh K., 2006. Fundamental of Research Methodology and Statistics.
New Age International Limited Publisher. New Delhi.
Soenarta N. dan Shoichi F. 2002. Motor Serba Guna (Small Engine for General
Use). Jakarta: Pradnya Paramita.
Sugiyono. 2009. Metode Penelitian Kuantitatif, kualitatif dan R&D. Alfabeta.
Bandung.
Sukidjo, FX. 2011. Performa Sepeda Motor Empat Langkah Berbahan Bakar
Premium Dan Pertamax. Forum Teknik,. 34/1. Program Dipoma Teknik
Mesin Sekolah Vokasi UGM.
Supraptono. 2004. Bahan Bakar dan Pelumas. Bahan Ajar. Semarang: Jurusan
Teknik Mesin Unnes.
Turns, Stephen R. 2012. An Intruduction to Combution :Concepts and Applications.
New Delhi: McGraw Hill Education Private Limited, India.
Wang, Y., Naresh S., dan Gerald P. H. 2003. Production of Pure Hydrogen and
Novel CarbonNanotube Structures by Catalytic Decomposition of Propane
and Cyclohexane. Prepr. Pap.-Am. Chem. Soc., Div. Fuel Chem, 48/2: 900-
901. Lexington : University of Kentucky.
Wicahyo, S. dan I Made Arsana. 2013. Pengaruh Penggunaan Hydrogen Booster
Electrolyzer Terhadap Performa Mesin dan Emisi Gas Buang Pada Sepeda
Motor Empat Langkah. Journal Teknik Mesin, 1/3: 121-128. UNESA.